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说一说光伏电站“超配”那些事儿(内附实例)

说一说光伏电站“超配”那些事儿(内附实例)

  • 发布时间:2020-10-15 11:19
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【概要描述】光伏系统的降本增效无疑是整个行业最关心的话题之一。通过合理的超配将是提升系统发电量的有效途径之一,那么今天我们就来聊一聊“超配”那些事儿。

说一说光伏电站“超配”那些事儿(内附实例)

【概要描述】光伏系统的降本增效无疑是整个行业最关心的话题之一。通过合理的超配将是提升系统发电量的有效途径之一,那么今天我们就来聊一聊“超配”那些事儿。

  • 分类:技术专题
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光伏系统的降本增效无疑是整个行业最关心的话题之一。通过合理的超配将是提升系统发电量的有效途径之一,那么今天我们就来聊一聊“超配”那些事儿。
 

什么是超配?

光伏系统设计中,组件的容量超过光伏逆变器的容量,就是我们所说的组件超配。
 

为什么需要超配?

组件的STC功率表是理想条件下(1000瓦/平方米, 温度在25°C,光谱AM1.5)的最佳输出功率,而实际情况复杂多变,组件的输出功率总是受到很多因素的影响,不可避免的存在一些损失,使组件的输出功率总是小于它的额定功率。影响组件输出功率的因素如下:
 

太阳能资源:

光照是光伏发电的基础,不同地区光照条件差异很大,而组件额定功率输出只有在特定的条件下才会实现,也就是辐照度达1000瓦/平方米,温度在25°C,光谱AM1.5时。

 

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一旦辐照度低于1000瓦/平方米以下,光伏组件输出功率必然小于其额定功率,即使在太阳资源丰富地区,也并非一整天都处于充足的光照条件下,早中晚辐照度差异较大。另外,组件对温度也非常敏感,温度升高组件电压会下降,组件电流变化很小,因此组件功率会随着温度升高而下降。

 

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组件衰减

由NREL-SAM对全球2000多组件的户外衰减分析得到,组件正常老化衰减的情况下,组件第二年以后的衰减将呈线性变化,25年的衰减率在8%~14%之间,也就是说组件每年的发电能力都在下降,无法维持额定功率输出。

 

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组件方位角

不同方位角所接收到的辐照度不同,方位角在0°(最佳朝向)时, 光伏组件表面接收到的辐照度是最大的。随着方位角变大,辐照度加速降低,组件的实际输出功率也随之大幅下降。

 

图片

 

 

其他因素

组件表面的灰尘、异物、阴影遮挡等引起组件内部失配,以及直流线缆、接头,逆变器功耗等损失,都会降低组件的输出功率。
 
综合以上影响因素,传统1:1 的 DC: AC 比设计情况下,光伏系统最高发电功率是低于其装机容量的,而通过一定比例组件超配可以弥补逆变器的容量损失,提高逆变器的容量因数(实际发电量和最大发电量之间的比率)。

 

实现超配的方式

组件超配一般分为补偿超配和主动超配。
 
补偿超配:通过增加组件的容量,弥补光伏发电过程中的损失(不包含交流侧损失),从而使逆变器在实际使用过程中可以达到满载输出的效果,且没有削峰损失。
 

主动超配: 相比补偿超配,需要更高的组件容量,这样在光照不佳时,也能够使逆变器满荷载工作,从而延长满载工作时间。但主动超配在峰值功率点时,会存在限电现象,对于这部分的损失,将在后面的案例模拟中详细分析。

 

实例论证

为了更加直观的说明组件超配可以带来更高的发电量,我们选取墨西哥Hermosillo(29.09°,-110.98°)地区为例,采用NREL-SAM软件模拟各种DC:AC比例下第一年的削峰和总发电量。
 
该项目中, 组件选用高效组件(温度系数:-0.4%/°C Pmp);气象数据引用TMY3;系统损耗为1.5%(假设);逆变器采用APsystems的QS1(此模型适用于任何地区)。
 

下图为墨西哥Hermosillo地区不同DC:AC比之下的模拟结果,从图中可以看出,随着DC:AC比加大,系统发电量增幅不断攀升,增加的发电量总是大于由于削峰而产生的损耗。本图是在组件最佳倾角和正南方向条件下的模拟,并且没有考虑组件的衰减,实际上削峰损耗率会更低。

 

图片

 

小结

通过以上实例论证我们可以看出,在一定范围内增加 DC:AC比会带来更高发电量,即使存在削峰损失,系统增加的发电量依然高于削峰带来的损失。
 
合理的直流交流比需要综合考虑系统发电收益,系统建设成本,运维成本,资产折(包括组件衰减等)等,就是在增加的投入成本和系统发电收益之间寻找平衡点。恰当的直流交流比可以增加系统收益,降低系统度电成本,实现整体收益最大化。

 

*以上部分内容来源于网络

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